DE597529C - Device for increasing the voltage of generators with high output - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 30. MAI 1934ISSUED ON May 30, 1934

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 2Id²GRUPPECLASS 2Id ² GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. Februar 1932 abPatented in the German Empire on February 6, 1932

Um in elektrischen Zentralen die Spannung der Generatoren auf die für die Fernübertragung gewünschte Spannungshöhe zu bringen, sind umfangreiche Umspannanlagen erforderlich. Die dabei für die Aufstellung der Transformatoren in abgeschlossenen Gebäuden und auf besonderen Fundamenten sich ergebenden Mehraufwendungen sind bedeutend. Sie erhöhen sich noch weiter durch die starken Verbindungsleitungen vom Generator zum Transformatorhaus. Auch die Inanspruchnahme der verfügbaren Grundfläche für diesen Zweck kann wesentlich ins Gewicht fällen.In order to adjust the voltage of the generators in electrical control centers for long-distance transmission To bring the desired voltage level, extensive substations are required. the for the installation of the transformers in closed buildings and on special ones Additional expenses resulting from foundations are significant. They increase even further due to the strong connecting cables from the generator to the transformer house. The use of the available floor space for this purpose can also be significant weigh heavily.

Bemühungen, die benötigte hohe Spannung im Generator unmittelbar zu erzeugen, um die Transformatoranlage zu sparen, führten nicht zu einem befriedigenden Ergebnis, wenn eine bestimmte Spannungsgrenze erreicht war. Dann ergab sich in Rücksicht auf etwa auftretendeEfforts to generate the required high voltage in the generator directly to the Saving transformer system did not lead to a satisfactory result if one certain voltage limit was reached. Then surrendered in consideration of any occurring

Überspannungen und Wanderwellen eine solche Isolationsstärke für die Generatorwicklung, daß bei luftgekühlten Maschinen die Wärmeabfuhr durch die Kühlluft nicht iri genügendem Maße vor sich gehen konnte oder daß der verfügbareOvervoltages and traveling waves such an insulation strength for the generator winding that In the case of air-cooled machines, the heat dissipation through the cooling air is not sufficient could go on or that the available

Nutenraum unzureichend war.Groove space was insufficient.

Da also die Spannung des Generators in der für luftgekühlte Wicklungen geeigneten Grenze, also auf geringeren Wert, als häufig das Netz verlangt, gehalten werden muß, ist eine Umspannung in solchen Fällen nicht zu vermeiden. Um aber nichtsdestoweniger die nun benötigte Umspannungsanlage wesentlich zu vereinfachen, das Transformatorenhaus, die dafür beanspruchte Bodenfläche, ein besonderes Fundament und lange Überleitungen großen Querschnittes zu sparen, ist erfindungsgemäß ein Generator verwendet, dessen Rücklaufbahn des Kühlmittels ausschließlich oberhalb des Maschinenhausbodens liegt, und der zur Steigerung der Spannung über die für die luftgekühlte Wicklung geeignete Spannungshöhe erforderliche Transformator wird in der von Teilen der Rücklaufbahn für das Kühlmittel des Generators frei gemachten Fundamentgrube eingestellt.Since the voltage of the generator is in the limit suitable for air-cooled windings, This means that the voltage must be kept at a lower value than is often required by the network unavoidable in such cases. But none the less the now needed Substantially simplify substation, the transformer house, which claimed for it Floor area, a special foundation and long transitions with a large cross-section To save, a generator is used according to the invention, the return path of the coolant exclusively above the Nacelle floor lies, and the one to increase the voltage over that for the air-cooled Winding suitable voltage level required transformer is in the of parts of the return path for the coolant of the generator set.

Die Niederspannungsklemmen des Transformators lassen sich jetzt unmittelbar oder durch kurze lösbare Zwischenstücke mit den vorzugsweise am Generatorboden angebrachten Ausführungsklemmen des Generators zusammenschließen. Die Kühlung des Transformators wird zufolge der baulichen Vereinigung mit dem Generator wesentlich vereinfacht, weil jetzt die für den Generator, insbesondere für dessen Kühlung und Lagerschmierung, benötigten Mittel und Vorrichtungen auch für den Transformatorbetrieb herangezogen werden können, wie dieses noch im folgenden näher dargelegt werden wird.The low-voltage terminals of the transformer can now be directly or through short detachable spacers with the ones preferably attached to the generator base Connect the execution terminals of the generator. The cooling of the transformer is significantly simplified as a result of the structural union with the generator, because now the ones needed for the generator, especially for its cooling and bearing lubrication Means and devices can also be used for transformer operation, as will be described in more detail below will be set out.

Es ist bekannt, bei kleineren Elektromotoren in der mit dem Motor vereinigten Grundplatte Regeltransformatoren einzubauen, zum Zweck,It is known, in the case of smaller electric motors, in the base plate that is united with the motor To install regulating transformers for the purpose of

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr.-Ing. Robert Pohl in Berlin-Charlottenburg.Dr.-Ing. Robert Pohl in Berlin-Charlottenburg.

die komplizierten Schaltverbindungen zwischen Motor und Transformator in der Werkstatt vornehmen zu können und beide Teile als organisches Ganzes zusammenhängend transportfähig auszuführen. Solche Einrichtungen haben nichts mit der Aufgabe zu tun, den Raum und Kostenaufwand eines ganzen Kraftwerkes wesentlich zu vereinfachen.make the complicated connections between motor and transformer in the workshop to be able to and to carry out both parts as an organic whole coherently transportable. Have such facilities nothing to do with the task, the space and costs of an entire power plant to simplify significantly.

Obgleich die Ausführung des Transformators ίο als Öltransformator angegeben ist, soll zum Ausdruck kommen, daß es sich hier allgemein um Transformatoren mit hochwertigem Isolierstoff handelt und an Stelle des Öles auch ein anderes flüssiges oder gasförmiges Dielektrikum, wie Druckluft o. dgl., Anwendung finden kann. Es ist zweckmäßig, den Transformator als Spartransformator auszuführen, weil ein solcher bei gleicher Leistung beträchtlich kleiner und billiger ausfällt und geringere Verluste besitzt als ein Transformator mit zwei getrennten Wicklungen. Hierbei ist es erforderlich, den Nullpunkt des Generators oder den des Transformators zu erden, um das Auftreten von Überspannungen in der Generatorwicklung bei Netzerdschlüssen zu verhindern.Although the design of the transformer ίο is specified as an oil transformer, to Express that these are generally transformers with high-quality insulating material and instead of the oil also another liquid or gaseous dielectric, such as compressed air or the like, can be used. It is useful to use the transformer as an autotransformer to be carried out, because one of these is considerably smaller and with the same performance is cheaper and has lower losses as a transformer with two separate windings. Here it is necessary to use the Ground the zero point of the generator or that of the transformer to prevent overvoltages in the generator winding in the event of network earth faults.

Für eine bessere Raumausnutzung wird vorzugsweise der Eisenkern des in der Fundamentgrube- des Generators eingestellten Transformatorgehäuses in an sich bekannter Weise flachseitig liegend angeordnet, da unter der langen Maschine in horizontaler Ausdehnung für die Lagerung des Eisenkernes reichlich Raum verfügbar ist, während die Tiefenabmessungen der Grube in Rücksicht auf den Einbau und die Bedienung des Kondensators für die Dampfanlage begrenzt sind. For better use of space, it is preferable to use the iron core of the foundation pit of the generator set transformer housing in a known manner Arranged lying flat on the flat side, as it is horizontal under the long machine Ample space is available for the storage of the iron core, while the depth dimensions the pit are limited with regard to the installation and operation of the condenser for the steam system.

Die Zeichnung veranschaulicht als Ausführungsbeispiel der Erfindung in Abb. 1 den Längsschnitt A-B des Fundamentes eines rechts-4.0 seitig im Schnitt, linksseitig in Ansicht dargestellten luftgekühlten Turbogenerators G, während Abb. 2 den Querschnitt dazu nach Schnittlinie C-D zeigt, wobei auch hier der Generator links in Ansicht wiedergegeben ist. Die Kühlluft des Generators wird im Kreislauf durch die Maschine geleitet, und die dieserhalb nötigen Rückkühler K₁ und K₂ sind in bekannter Weise unmittelbar seitlich neben dem Generator an diesen angebaut, so daß der Kühlmittelkreislauf nur oberhalb des Maschinen-' hausbodens liegt.The drawing illustrates as an embodiment of the invention in Fig. 1 the longitudinal section AB of the foundation of an air-cooled turbo generator G shown in section on the right-4.0 side, on the left-hand side in view, while Fig. 2 shows the cross-section for this along section line CD , with the generator on the left here too is shown in view. The cooling air from the generator is circulated through the machine, and the necessary heat exchangers K ₁ and K ₂ are built in a known manner immediately next to the generator, so that the coolant circuit is only above the machine floor.

Unter dem Generator befindet sich erfindungsgemäß in dessen Fundamentgrube 1 der Transformator 2. Sein Aufstellungsraum ist nach außen abgeschlossen und kann nach oben etwa durch eine starke Stahlplatte 3 abgedeckt sein, um Drücke bei Ölexplosionen vom Generator abzuhalten. Das Transformatorgehäuse 4 ist mit dem flachseitig darin liegenden Transßo formatorkern 5 horizontal auf Schienen so weit ausfahrbar, daß es hinter der Erregermaschine 6 durch eine Hebevorrichtung aus der Grube herausgenommen werden kann. Durch Anordnung von Abschlußklappen 7 unter der Grube ist es auch möglich, den Transformator vom Keller 8 her, in welchem der Kondensator 9 aufgestellt ist, zugänglich zu halten.According to the invention, the transformer is located under the generator in its foundation pit 1 2. Its installation room is closed from the outside and can be upstairs for example be covered by a strong steel plate 3 to avoid pressures in the event of oil explosions from the generator to hold. The transformer housing 4 is with the flat side lying therein Transßo Formatorkern 5 can be extended horizontally on rails so far that it is behind the exciter 6 can be removed from the pit by a lifting device. By arrangement by closing flaps 7 under the pit it is also possible to use the transformer from the basement 8, in which the capacitor 9 is set up, to be kept accessible.

Die Niederspannungsklemmen 10 sind so angeordnet, daß ihre Verbindung mit den Generatorklemmen 11 leicht gelöst werden kann und daß sie die Ausfahrbarkeit nicht behindern, vorteilhafterweise an einem zugänglichen Stirnende des Transformators. An diesem Stirnende liegen hier auch die Kabelendverschlüsse 12 für den Anschluß des Hochspannungskabels. Statt dessen können auch Hochspannungsklemmen für Freileitungen angebaut sein. The low-voltage terminals 10 are arranged so that their connection with the generator terminals 11 can be easily released and that they do not hinder the extensibility, advantageously at an accessible front end of the transformer. The cable terminations 12 are also located here on this front end for connecting the high voltage cable. Instead, high-voltage terminals for overhead lines can also be installed.

Der Rückkühler 13 für das Transformatoröl ist in dem gewählten Beispiel mit dem Luftrückkühler des Generators baulich vereinigt. Es genügt, dafür nur den einen Seitenkühler, nämlich K₁, zu verwenden und den Ölkühler 13, wie dargestellt, etwa unter den Luftkühler K₁ zu stellen oder ein abgeschlossenes Rohrbündel des letzteren für die Zwecke der Ölkühlung heranzuziehen. Die Kreislaufförderung des Transformatoröles geschieht durch das angedeutete elektromotorisch angetriebene Pumpenaggregat 14 über die Rohrleitungen 15, 16 und 17. Der Antriebsmotor kann zugleich auch andere Hilfsmaschinen der Zentrale, beispielsweise die Förderpumpen für das Lageröl, antreiben. The recooler 13 for the transformer oil is structurally combined with the air recooler of the generator in the example chosen. It is sufficient to use only one side cooler, namely K ₁ , and to place the oil cooler 13, as shown, for example under the air cooler K ₁ or to use a closed tube bundle of the latter for the purpose of oil cooling. The circuit pumping of the transformer oil is done by the indicated electric motor driven pump unit 14 via the pipes 15, 16 and 17. The drive motor can also drive other auxiliary machines of the control center, for example the feed pumps for the bearing oil.

Als Kühlmittel für das Transformator öl wird entweder Wasser oder Luft verwendet. Im ersten Fall, den auch die Zeichnung voraussetzt, ist besonders das gleiche Kühlwasser geeignet, welches zur Kühlung der Generatorluft in deren Rückkühler dient. Dabei kann der Kühlwasserkreislauf beider Rückkühlersysteme je nach den Temperaturzuständen des Kühlwassers hintereinander oder parallel geschaltet sein. Zumindest empfiehlt sich auch hier ein gemeinsamer Antrieb für beide Kühlwasserpumpen. Im anderen Falle, wenn die Wärmeabfuhr des Transformatoröles durch Luft geschehen soll, kann die in einer Rückkühlerstufe vorgekühlte, im Kreislauf geleitete Generatorkühlluft dazu herangezogen werden. Nach der Bestreichung desÖlkühlers erfolgt dann die Abkühlung der Generatorluft in weiteren Kühlerstufen auf die für den erneuten Eintritt in den Generator erforderliche Temperatur. Bei dieser Art der Kühlung kann man zwischen den Rohrgruppen des in der Kühlluftbahn des Generators angeordneten Rückkühlers einige Rohre für die Durchströmung mit Transformatoröl statt mit Kühlwasser einfügen.Either water or air is used as the coolant for the transformer oil. in the first case, which is also assumed in the drawing, the same cooling water is particularly suitable, which is used to cool the generator air in its dry cooler. The cooling water circuit of both recooling systems can Depending on the temperature conditions of the cooling water, connected in series or in parallel be. At least one common drive for both cooling water pumps is recommended here as well. In the other case, if the heat dissipation of the transformer oil is done by air the generator cooling air, which is precooled in a recooling stage and circulated in the circuit, can be used can be used for this purpose. After the oil cooler has been coated, it is then cooled down the generator air in further cooler stages to the one for re-entry into the Generator required temperature. With this type of cooling, you can move between the tube groups of the cooler arranged in the cooling air path of the generator, some pipes for the Insert flow through with transformer oil instead of cooling water.

Für die Kühlung des Transformatoröles könnte auch ein von der Kühlluft des Generators unabhängiger Luftstrom in Betracht kommen. Der dafür notwendige Ventilator wird dann auf derFor the cooling of the transformer oil, one could also be independent of the cooling air of the generator Airflow come into consideration. The fan required for this is then installed on the

Generatorwelle angebracht oder von ihr aus angetrieben. Ein solcher Ventilator mag auch zur dauernden Belüftung des für sich abgeschlossenen AufsteUungsraum.es des Transformators während seines Betriebes Verwendung finden, um in ihm die Bildung schädlicher Gase zu verhindern.Generator shaft attached or driven by it. Such a fan also likes for permanent ventilation of the self-contained storage room of the transformer used during its operation to prevent the formation of harmful gases to prevent.

Das Ausdehnungsgefäß i8 für den Transformator ist bei dem dargestellten Ausführungs-The expansion vessel i8 for the transformer is in the illustrated embodiment

beispiel dem Ölkühler 13 gegenüber ebenso wie dieser unmittelbar an den Generator angebaut und mit dem Transformatorgehäuse durch ein Steigrohr 19 verbunden. In letzteres ist ein Absperrventil 20 eingefügt, um zu verhüten, daß beim Ausfahren des Transformators das im Ausdehnungsgefäß enthaltene öl abläuft. Die Anflanschung des Steigrohres an das Transformatorgehäuse geschieht zweckmäßig am Transformatorende, wo die Verschraubungen ■ leicht zu lösen sind.for example the oil cooler 13 opposite as well as this directly attached to the generator and connected to the transformer housing by a riser pipe 19. In the latter a shut-off valve 20 is inserted to prevent that when the transformer is extended the oil contained in the expansion vessel drains off. Flanging the riser pipe to the transformer housing is conveniently done at the end of the transformer, where the screw connections ■ are easy to loosen.

Claims (9)

Patentansprüche:Patent claims: ι. Einrichtung zur Steigerung der Spannung von Generatoren großer Leistung, deren Kühlmittel im Kreislauf über Rückkühler geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufbahn des Kühlmittels ausschließlich oberhalb des Maschinenhausbodens verlegt ist und daß in der dadurch von Teilen der Rücklaufbahn für das Kühlmittel des Generators frei gemachten Fundamentgrube der zur Steigerung der Spannung über die für die luftgekühlte Wicklung geeignete Spannungshöhe erforderliche Transformator eingestellt und mit den vorzugsweise am Generatorboden vorgesehenen Generatorklemmen unmittelbar verbunden ist.ι. Device to increase tension of generators of high power, the coolant of which is circulated via dry coolers, characterized in that the Return path of the coolant laid exclusively above the machine house floor and that in the foundation pit made free by parts of the return path for the coolant of the generator the one suitable for increasing the voltage across the air-cooled winding Voltage level required transformer set and with the preferably on Generator base provided generator terminals is directly connected. 2. Einrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nullpunkt des Generators oder Transformators geerdet und der letztere als Spartransformator ausgeführt ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the zero point of the generator or transformer grounded and the latter designed as an autotransformer is. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Fundamentgrube des Generators angeordnete öltransformator ausfahrbar gelagert ist.3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the in The oil transformer arranged in the foundation pit of the generator is mounted in an extendable manner is. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler für das Transformatoröl in baulichem Zusammenhang mit dem Luftrückkühler des Generators ausgeführt und vorzugsweise mit dem letzteren unter Benutzung des gleichen Kühlwassers seitlich an den Generator angebaut ist.4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the The cooler for the transformer oil is structurally related to the air recooler of the Generator carried out and preferably with the latter using the same Cooling water is attached to the side of the generator. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Transformatoröl in einem Rohrsystem gekühlt wird, welches von der vorgekühlten, im Kreislauf geführten Kühlluft des Generators bestrichen wird.5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the transformer oil in a pipe system, which is cooled by the pre-cooled, circulated cooling air of the generator is coated. 6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsgefäß für das Transformatoröl an den Generator angebaut ist.6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that the expansion vessel for the transformer oil is attached to the generator. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe für das Transformatoröl und diejenige für das Lageröl des Generatoraggregates gemeinsam angetrieben werden.7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that the Feed pump for the transformer oil and the one for the bearing oil of the generator set are driven together. 8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung des Transformatoröles ein von der Kühlluft des Generators unabhängiger Luftstrom dient, dessen Luft vorzugsweise von einem von der Generatorwelle unmittelbar oder mittelbar angetriebenen Ventilator gefördert wird.8. Device according to claims 1 "to 3, characterized in that for The transformer oil is cooled by an air flow that is independent of the generator's cooling air serves, the air of which is preferably conveyed by a fan driven directly or indirectly by the generator shaft will. 9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufstellungsraum des öltransformators unter dem Generator für sich abgeschlossen ist, wobei im Betriebszustand des Transformators für eine dauernde Belüftung gesorgt sein kann.9. Device according to claims 1 to 8, characterized in that the installation room the oil transformer under the generator is self-contained, continuous ventilation can be provided when the transformer is in operation. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings